用于测定页岩含气性变化趋势的装置及方法与流程

1.本发明属于岩气勘探开发技术领域，更具体地，涉及一种用于测定页岩含气性变化趋势的装置及方法。


背景技术：

2.目前，页岩含气量的测试主要通过两种方法：一种是现场含气量测定，把钻取的岩心放入专有设备内进行含气量测试实验，此种方法采样间距最小的在1米左右。另一种是在现场含气量测试数据的基础上，利用测井曲线建模，模拟出全井页岩含气量的变化过程，利用此种方法达到的最小垂直分辨率也在0.6米左右。由于页岩(特别是陆相页岩)强烈的非均质性，目前这两种方法都无法更为精细的刻画其含气性变化趋势，直接影响了对页岩含气性的精确评价。还有一些间接方法，一般是以测井曲线进行解释得到含气量的变化趋势，但这与实际情况往往有一点的差距，且根据测井解释具有多解性，因此也无法精细刻画含气量的变化趋势。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种精细刻画页岩含气性变化趋势的测量装置，能够在钻井现场直观地观测岩心不同位置的解吸过程和解吸速率。
4.为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种用于测定页岩含气性变化趋势的装置，该装置包括：水浴锅、透明气体收集单元和透明气体测量单元；
5.其中，所述水浴锅用于盛放岩心样品和氯化钠盐水；
6.所述透明气体收集单元罩于所述岩心样品外部，用于收集所述岩心样品解吸气；
7.所述透明气体测量单元与所述透明气体收集单元连接，用于测量所述透明气体收集单元收集的解吸气的体积。
8.优选地，所述透明气体收集单元的底部和至少一侧面上设置有开口。
9.优选地，所述透明气体收集单元的底部开口面积与所述透明气体收集单元的水平端面面积相同。
10.优选地，所述透明气体收集单元的宽度为4-6cm。
11.优选地，所述透明气体测量单元的上部为封闭式，下部设置有开口，所述开口处设置有阀门；所述开口与所述透明气体收集单元的出气端连接；所述透明气体测量单元的侧壁上设置有刻度，所述刻度从上向下逐渐增大。
12.优选地，所述透明气体收集单元和透明气体测量单元的材质均为玻璃。
13.优选地，所述透明气体收集单元和透明气体测量单元的个数相同，所述透明气体收集单元和透明气体测量单元均为一个或多个。
14.优选地，当所述透明气体收集单元和透明气体测量单元为多个时，多个透明气体收集单元沿岩心样品的长度方向两两并排放置，相邻的两个透明气体收集单元之间的相邻面为贴合状态和/或分离状态；每个透明气体收集单元上设置一个透明气体测量单元。
15.优选地，所述水浴锅上还设置有支撑架，用于固定所述透明气体测量单元。
16.本发明的另一方面提供一种页岩含气性变化趋势测量方法，利用上述装置，该测量方法包括：
17.(1)将水浴锅中放入岩心样品，然后装满氯化钠盐水；
18.(2)将透明气体收集单元罩于所述岩心样品外部，用于收集所述岩心样品解吸气；
19.(3)将透明气体测量单元内装满水，然后与所述透明气体收集单元连接，用于测量所述透明气体收集单元收集的解吸气的体积，进而获得页岩含气性变化趋势曲线。
20.本发明的技术方案具有如下有益效果：
21.(1)本发明针对非常规天然气钻井岩心，能够快速测量页岩气解吸速率，实现全井段岩心含气性变化趋势的快速、精细刻画，采样间距最低可设计在五厘米左右，为页岩含气性评价提供更为精确的参数。
22.(2)本发明具有装置直观可视、结构简单、操作方便、误差小、适应能力强等特点。
23.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
24.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
25.图1示出了根据本发明的一个实施例的用于测定页岩含气性变化趋势的装置的示意性结构图。
26.附图标记说明：
27.1、水浴锅，2、透明气体收集单元，3、透明气体测量单元，4、水，5、岩心样品，6、阀门，7、支撑架。
具体实施方式
28.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
29.本发明的一方面提供一种用于测定页岩含气性变化趋势的装置，该装置包括：水浴锅、透明气体收集单元和透明气体测量单元；
30.其中，所述水浴锅用于盛放岩心样品和氯化钠盐水；
31.所述透明气体收集单元罩于所述岩心样品外部，用于收集所述岩心样品解吸气；
32.所述透明气体测量单元与所述透明气体收集单元连接，用于测量所述透明气体收集单元收集的解吸气的体积。
33.本发明中，所述水浴锅优选为温控水浴锅。
34.本发明的装置能够直观地观测页岩样品解吸气体的逸散过程，快速评价整段岩心样品的含气性变化趋势；本发明装置具有直观可视、结构简单、操作方便、误差小、适应能力强等特点。
35.在一个示例中，所述透明气体收集单元的底部和至少一侧面上设置有开口。
36.本发明中，所述透明气体收集单元为一体成型结构，所述透明气体收集单元的形状优选为下部为立方体型或长方体型，上部为四棱锥体型；即将立方体或长方体的上表面设置为四棱锥体型。
37.本发明中，所述透明气体收集单元的侧面和底部上的开口用于使得透明气体收集单元能够罩在岩心样品外部。
38.在一个示例中，所述透明气体收集单元的底部开口面积与所述透明气体收集单元的水平端面面积相同。
39.在一个示例中，所述透明气体收集单元的宽度为4-6cm。
40.本发明中，透明气体收集单元的宽度可根据岩心样品的长度而定。
41.在一个示例中，所述透明气体测量单元的上部为封闭式，下部设置有开口，所述开口处设置有阀门；所述开口与所述透明气体收集单元的出气端连接；所述透明气体测量单元的侧壁上设置有刻度，所述刻度从上向下逐渐增大。
42.本发明中，测量时，将透明气体测量单元内装满水，阀门关闭，然后将透明气体测量单元的开口安装于透明气体收集单元的出气端，此时阀门被顶起，透明气体测量单元和透明气体收集单元的出气端连通，用于测量所述透明气体收集单元收集的解吸气的体积，进而获得页岩含气性变化趋势曲线。
43.在一个示例中，所述透明气体收集单元和透明气体测量单元的材质均为玻璃。
44.本发明中，所述透明气体收集单元和透明气体测量单元的材质为透明材质，可观测岩心样品的解吸过程和强度，并评价含气量变化趋势。
45.在一个示例中，所述透明气体收集单元和透明气体测量单元的个数相同，所述透明气体收集单元和透明气体测量单元均为一个或多个。
46.在一个示例中，当所述透明气体收集单元和透明气体测量单元为多个时，多个透明气体收集单元沿岩心样品的长度方向两两并排放置，相邻的两个透明气体收集单元之间的相邻面为贴合状态和/或分离状态；每个透明气体收集单元上设置一个透明气体测量单元。
47.本发明中，透明气体收集单元的个数根据岩心样品的长度或者采样点的数目来确定，可以为一个或多个。
48.本发明中，优选地，当透明气体收集单元为多个时：并排放置的多个透明气体收集单元的每两个相邻的透明气体收集单元间的相对面上设置有开口，其他侧面上不设置有开口；或者并排放置的多个透明气体收集单元的沿岩心样品的长度方向上的侧面上均设置有开口，其他侧面上不设置有开口；或者并排放置的多个透明气体收集单元的每个透明气体收集单元的四个侧面上均设置有开口(即均为开放式)。当透明气体收集单元为1个时：透明气体收集单元的沿岩心样品长度方向上的两侧面上至少一侧面上设置有开口；或者透明气体收集单元的四个侧面上均设置有开口(即均为开放式)。
49.在一个示例中，所述水浴锅上还设置有支撑架，用于固定所述透明气体测量单元。
50.本发明的装置能够在钻井现场直观地观测岩心不同位置的解吸过程和解吸速率，岩心测试的间隔为5厘米左右。通过对取心段的连续测量，可精细表征页岩含气性的变化趋势，简单易行，是目前页岩含气性评价方法的补充，结合现有的含气量测定方法，可为页岩
含气性评价提供更为精确的参数。
51.本发明的另一方面提供一种页岩含气性变化趋势测量方法，利用上述装置，该测量方法包括：
52.(1)将水浴锅中放入岩心样品，然后装满氯化钠盐水；
53.(2)将透明气体收集单元罩于所述岩心样品外部，用于收集所述岩心样品解吸气；
54.(3)将透明气体测量单元内装满水，然后与所述透明气体收集单元连接，用于测量所述透明气体收集单元收集的解吸气的体积，进而获得页岩含气性变化趋势曲线。
55.本发明中，在水浴锅中装满氯化钠盐水，使岩心样品浸没于氯化钠盐水中，可保证解吸气体在溶液中有较小的溶解度，增加测量的准确度。
56.本发明中，所述氯化钠盐水能够通过所述透明气体收集单元的底部开口进入并充满所述透明气体收集单元内部，进而排空透明气体收集单元内部空气。
57.本发明中，测量时，水浴锅中的氯化钠盐水的温度为室温即可。
58.以下通过实施例进一步说明本发明：
59.如图1所示，本实施例提供一种用于测定页岩含气性变化趋势的装置，该装置包括：水浴锅1、透明气体收集单元2和透明气体测量单元3；其中，所述水浴锅1用于盛放岩心样品5和氯化钠盐水；所述透明气体收集单元2罩于所述岩心样品5外部，用于收集所述岩心样品5解吸气；所述透明气体测量单元3与所述透明气体收集单元2连接，用于测量所述透明气体收集单元2收集的解吸气的体积。所述水浴锅1为温控水浴锅。
60.具体的，所述透明气体收集单元2的底部和至少一侧面上设置有开口；所述透明气体收集单元2的底部开口面积与所述透明气体收集单元的水平端面面积相同；所述透明气体收集单元2的宽度为5cm；所述透明气体收集单元2的材质为玻璃。
61.具体的，所述透明气体测量单元3的上部为封闭式，下部设置有开口，所述开口处设置有阀门6；所述开口与所述透明气体收集单元2的出气端连接；所述透明气体测量单元3的侧壁上设置有刻度，所述刻度从上向下逐渐增大；所述透明气体测量单元3的材质为玻璃。
62.其中，所述透明气体收集单元2和透明气体测量单元3的个数相同，所述透明气体收集单元2和透明气体测量单元3均为4个。4个透明气体收集单元2沿岩心样品5的长度方向两两并排放置，相邻的两个透明气体收集单元2之间的相邻面为分离状态；并排放置的4个透明气体收集单元2的每两个相邻的透明气体收集单元2间的相对面上设置有开口，其他侧面上不设置有开口；每个透明气体收集单元2上设置一个透明气体测量单元3，多个透明气体测量单元3间用支撑架7固定；所述支撑架7设置于所述水浴锅1上；如图1所示，图中有一个透明气体收集单元2和透明气体测量单元3为未连接状态，其示出了透明气体收集单元2和透明气体测量单元3未进行连接前的状态，未连接前，透明气体测量单元3固定于支撑架7上，当进行测量时，将透明气体收集单元2和透明气体测量单元3连接。
63.利用本实施例的装置进行页岩含气性变化趋势测量时，测量方法包括：
64.(1)将水浴锅1中放入岩心样品5，然后装满氯化钠盐水；
65.(2)将透明气体收集单元2罩于所述岩心样品5外部，用于收集所述岩心样品5解吸气；其中，所述氯化钠盐水能够通过所述透明气体收集单元2的底部开口进入并充满所述透明气体收集单元2内部，进而排空透明气体收集单元2内部空气；
66.(3)将透明气体测量单元3内装满水4，然后与所述透明气体收集单元2连接，用于测量所述透明气体收集单元2收集的解吸气的体积，进而获得页岩含气性变化趋势曲线；其中，透明气体测量单元3与透明气体收集单元2连接前，透明气体测量单元3的开口处的阀门6为关闭状态，连接后，阀门6被顶起，处于连通状态；图1中，未进行连接的那个透明气体测量单元3的开口处的阀门即为关闭状态；图1中与未进行连接的透明气体测量单元3相邻的那个透明气体测量单元3中为水未充满状态，其示出了测量时随着解吸气的进入透明气体测量单元3中的水被顶出的状态，其他三个透明气体测量单元3中的水4均为装满状态，其示出了透明气体测量单元3未连接前或与透明气体收集单元2连接后，解吸气还没进入透明气体测量单元3中的状态。
67.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。